一种内力测量传感器,以安装台板的中心为原点,设定x、y、z轴,包括基座、安装台板、两组平面测力结构、至少四根竖向测力杆的竖向测力结构以及若干连接件,安装台板设于基座上方,一组平面测力结构位于基座垂直于xoz平面的两侧中的任一侧,另一组平面测力结构位于基座垂直于yoz平面的两侧中的任一侧,两组平面测力结构一端固定于基座上,另一端经由位于安装台板侧壁上的连接件与安装台板相连,竖向测力杆设有若干应变片,两端经由连接件与基座和安装台板连接。本发明所示内力测量传感器的基座与基础连接,安装台板与上部结构连接,柱底截面的内力通过安装台板传递给传感器,传力路径明确,为结构非线性分析在内力层次上进行对比提供了依据。
1.一种内力测量传感器,以安装台板的中心为原点o,设定x、y、z轴,其特征在于:包括基座、安装台板、两组平面测力结构、一组竖向测力结构以及若干连接件,所述安装台板位于所述基座上方,安装台板面积小于所述基座面积,基座与安装台板上均设有连接孔用以连接被测量设备,所述其中一组平面测力结构位于基座垂直于xoz平面的两侧中的任一侧,另一组平面测力结构位于基座垂直于yoz平面的两侧中的任一侧,所述两组平面测力结构一端固定于所述基座上,另一端经由位于所述安装台板侧壁上的连接件与所述安装台板相连,所述竖向测力结构位于所述基座和所述安装台板之间,包括至少四根测力杆,所述测力杆设有若干应变片,所述测力杆的两端均经由连接件分别与所述基座和所述安装台板连接。
2.根据权利要求1所述的内力测量传感器,其特征在于:其为三分量结构内力测量传感器,所述位于基座垂直于xoz平面的两侧中的任一侧的平面测力结构为水平测力结构,所述水平测力结构包括固定立柱以及测力杆,所述固定立柱安装在所述基座上,顶端与所述测力杆转动连接,所述测力杆的另一端经由位于所述安装台板侧壁上的连接件与所述安装台板相连,测力杆设有若干应变片,所述固定立柱数量与所述测力杆数量相同,分别至少设置两根;所述位于基座垂直于yoz平面的两侧中的任一侧的平面测力结构为水平固定结构,所述水平固定结构包括固定立柱以及水平固定板,所述固定立柱安装在所述基座上,顶端与所述水平固定板转动连接,所述水平固定板的另一端经由位于所述安装台板侧壁上的连接件与所述安装台板相连,固定立柱数量与所述水平固定板数量相同,分别至少设置两根。
3.根据权利要求2所述的内力测量传感器,其特征在于:所述竖向测力结构包括四根测力杆,所述四根测力杆关于所述安装台板的中心原点对称设置;所述水平测力结构设有两根固定立柱以及与其相连的两根测力杆,所述两根固定立柱关于xoz平面对称设置;所述水平固定结构设有两根固定立柱以及与其相连的两根水平固定板,所述两根固定立柱关于yoz平面对称设置。
4.根据权利要求1所述的内力测量传感器,其特征在于:其为五分量结构内力测量传感器,所述位于基座垂直于xoz平面的两侧中的任一侧的平面测力结构为水平测力结构,所述水平测力结构包括固定立柱以及测力杆,所述测力杆设有若干应变片,所述固定立柱安装在所述基座上,顶端与所述测力杆转动连接,所述测力杆的另一端经由位于所述安装台板侧壁上的连接件与所述安装台板相连,固定立柱数量与所述测力杆数量相同,分别至少设置两根;所述位于基座垂直于yoz平面的两侧中的任一侧的平面测力结构为也为水平测力结构,所述水平测力结构包括固定立柱以及测力杆,所述测力杆设有若干应变片,所述固定立柱安装在所述基座上,顶端与所述测力杆转动连接,所述测力杆的另一端经由位于所述安装台板侧壁上的连接件与所述安装台板相连,固定立柱数量与所述测力杆数量相同,分别至少设置两根。
5.根据权利要求4所述的内力测量传感器,其特征在于:所述竖向测力结构包括四根测力杆,所述四根测力杆关于所述安装台板的中心原点对称设置;所述位于基座垂直于xoz平面的两侧中的任一侧的水平测力结构设有两根固定立柱,所述两根固定立柱关于xoz平面对称设置;所述位于基座垂直于yoz平面的两侧中的任一侧的水平测力结构设有两根固定立柱,所述两根固定立柱关于yoz平面对称设置。
6.根据权利要求1至5所述的任一项内力测量传感器,其特征在于:所述应变片设于所述测力杆的中间位置。
7.根据权利要求2或4所述的任一项内力测量传感器,其特征在于:所述连接件为耳板连接件。
8.根据权利要求7所述的任一项内力测量传感器,其特征在于:所述连接件分别与水平固定板、测力杆销轴连接。
9.根据权利要求7所述的内力测量传感器,其特征在于:所述测力杆、耳板、所述销轴的制作材料为高强钢材。
10.根据权利要求9所述的内力测量传感器,其特征在于:所述高强钢材为40CrNiMoA。
11.根据权利要求2或4所述的任一项内力测量传感器,其特征在于:所述基座和安装台板上的连接孔为螺栓连接孔。
12.根据权利要求1至5所述的任一项内力测量传感器,其特征在于:其安装于柱底与基础之间,经由基座与下部基础连接,经由安装台板与柱底连接。
13.根据权利要求1所述的内力测量传感器,其特征在于:所述基座、安装台板的制作材料为普通钢板。
14.根据权利要求2所述的内力测量传感器,其特征在于:所述固定立柱的制作材料为普通钢板。技术领域
本发明属于土木工程领域,应用于框架结构、框架—剪力墙等各类结构试验中,涉及一种能测出柱底截面轴力、弯矩、剪力的内力测量传感器。
背景技术
传统的混凝土结构试验一般仅局限于应变、位移(包括线位移和角位移)、速度和加速度等物理量的观测。以钢筋混凝土框架结构的单调静力推覆试验为例,主要试验成果是结构的荷载—位移曲线(P—Δ曲线)与关键截面上的应变、转角测量结果,且由于应变测量结果往往仅局限于材料的线弹性受力阶段,因此,对非线性全过程分析正确性的检验只能局限于P—Δ曲线对比的层次上。事实上,简单分析便可发现,这种宏观层次上的校验并不能保证理论分析与试验对象表现在内力甚至应力等层次上的一致性,因为相同的结构荷载—位移曲线,其内力的分布可能是完全不同的。众所周知,控制结构安全与否的关键在于结构的内力(应力)与强度的比较。因此,理论分析模型能否反映结构真实的受力状况取决于分析结果能否在内力层次上与试验结果符合。鉴于此,有必要从内力测量的角度展开工作,研发出一种能直接测量出结构关键截面的内力的装置,从而准确捕捉结构进入非线性阶段之后的内力变化过程,为结构的非线性力学分析提供依据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能直接测量结构关键截面内力的内力测量传感器,以克服现阶段结构试验一般仅仅能观测到应变、位移、速度等物理量的局限,其结构简单,效果明显,可以用于多种结构形式的试验之中。为达到以上目的,本发明的解决方案是:一种内力测量传感器,以所述安装台板的中心为原点o,设定x、y、z轴,包括基座、安装台板、两组平面测力结构、一组竖向测力结构以及若干连接件,所述安装台板位于所述基座上方,安装台板面积小于所述基座面积,基座与安装台板上均设有连接孔用以连接被测量设备,所述其中一组平面测力结构位于基座垂直于xoz平面的两侧中的任一侧,另一组平面测力结构位于基座垂直于yoz平面的两侧中的任一侧,所述两组平面测力结构一端固定于所述基座上,另一端经由位于所述安装台板侧壁上的连接件与所述安装台板相连,所述竖向测力结构位于所述基座和所述安装台板之间,包括至少四根测力杆,所述测力杆设有若干应变片,所述测力杆的两端均经由所述连接件分别与所述基座和所述安装台板连接。进一步的,所述的内力测量传感器为三分量结构内力测量传感器,三分量内力测量传感器可用于测量轴力、xoz平面内的剪力、xoz平面内的弯矩,包括基座、安装台板、一组水平测力结构、一组水平固定结构、竖向测力结构以及若干连接件。所述安装台板位于所述基座上方,安装台板面积小于所述基座面积,基座与安装台板上均设有连接孔用以连接被测量设备;所述水平测力结构位于基座垂直于xoz平面的两侧中的任一侧,包括固定立柱以及测力杆,所述测力杆设有若干应变片,所述固定立柱安装在所述基座上,顶端与所述测力杆转动连接,所述测力杆的另一端经由位于所述安装台板侧壁上的连接件与所述安装台板相连,固定立柱数量与所述测力杆数量相同,分别至少设置两根;所述水平固定结构位于基座垂直于yoz平面的两侧中的任一侧,包括固定立柱以及水平固定板,所述固定立柱安装在所述基座上,顶端与所述水平固定板转动连接,所述水平固定板的另一端经由位于所述安装台板侧壁上的连接件与所述安装台板相连,固定立柱数量与所述水平固定板数量相同,分别至少设置两根;所述竖向测力结构位于所述基座和所述安装台板之间,包括至少四根测力杆,所述测力杆设有若干应变片,所述测力杆的两端均经由所述连接件分别与所述基座和所述安装台板连接。优选的,所述三分量结构内力测量传感器中,所述竖向测力结构包括四根测力杆,所述四根测力杆关于所述安装台板的中心原点对称设置;所述位于基座垂直于xoz平面的两侧中的任一侧的水平测力结构设有两根固定立柱,所述两根固定立柱关于xoz平面对称设置;所述位于基座垂直于yoz平面的两侧中的任一侧的水平固定结构设有两根固定立柱,所述两根固定立柱关于yoz平面对称设置。所述应变片设在所述测力杆的中间位置。所述连接件为耳板连接件;所述基座和安装台板上的连接孔为螺栓连接孔;所述连接件分别与所述固定立柱、水平固定板、测力杆销轴连接。三分量内力测量传感器安装于柱底与基础之间,经由基座与下部基础连接,经由安装台板与柱底连接。所述测力杆、耳板、销轴的制作材料为高强钢材;优选的,所述高强钢材为40CrNiMoA。所述基座、安装台板、固定立柱的制作材料为普通钢板。进一步的,所述的内力测量传感器为五分量结构内力测量传感器,五分量内力测量传感器可用于测量轴力、xoz平面内的剪力、xoz平面内的弯矩、yoz平面内的剪力、yoz平面内的弯矩,包括基座、安装台板、两组水平测力结构、竖向测力结构以及若干连接件。所述安装台板位于所述基座上方,安装台板面积小于所述基座面积,基座与安装台板上均设有连接孔用以连接被测量设备;所述一组水平测力结构位于基座垂直于xoz平面的两侧中的任一侧,包括固定立柱以及测力杆,所述测力杆设有若干应变片,所述固定立柱安装在所述基座上,顶端与所述测力杆转动连接,所述测力杆的另一端经由位于所述安装台板侧壁上的连接件与所述安装台板相连,固定立柱数量与所述测力杆数量相同,分别至少设置两根;所述另一组水平测力结构位于基座垂直于yoz平面的两侧中的任一侧,包括固定立柱以及测力杆,所述测力杆中部设有若干应变片,所述固定立柱安装在所述基座上,顶端与所述测力杆转动连接,所述测力杆的另一端经由位于所述安装台板侧壁上的连接件与所述安装台板相连,固定立柱数量与所述测力杆数量相同,分别至少设置两根;所述竖向测力结构位于所述基座和所述安装台板之间,包括至少四根测力杆,所述测力杆设有若干应变片,所述测力杆的两端均经由所述连接件分别与所述基座和所述安装台板连接。优选的,所述五分量结构内力测量传感器中,所述竖向测力结构包括四根测力杆,所述四根测力杆关于所述安装台板的中心原点对称设置;所述位于基座垂直于xoz平面的两侧中的任一侧的水平测力结构设有两根固定立柱,所述两根固定立柱关于xoz平面对称设置;所述位于基座垂直于yoz平面的两侧中的任一侧的水平测力结构设有两根固定立柱,所述两根固定立柱关于yoz平面对称设置。所述应变片设在所述测力杆的中间位置。所述连接件为耳板连接件。所述基座和安装台板上的连接孔为螺栓连接孔。所述连接件分别与所述固定立柱、测力杆销轴连接。五分量内力测量传感器安装于柱底与基础之间,经由基座与下部基础连接,经由安装台板与柱底连接。所述测力杆、耳板、销轴的制作材料为高强钢材。优选的,所述高强钢材为40CrNiMoA。所述基座、安装台板、固定立柱的制作材料为普通钢板。由于采用了以上技术方案,本发明具有以下有益效果:本发明所示内力测量传感器的基座与基础连接,传力路径明确,为结构非线性分析在内力层次上进行对比提供了依据。(1)所示的三分量结构内力测量传感器与五分量结构内力测量传感器,轴力和弯矩由竖向测力结构承受,而剪力由水平测力结构承受,竖向测力结构和水平测力结构传力路径明确,受力原理清晰,根据相应的测力结构中每根测力杆测得的内力,便可以反算得到上部结构底部截面,避免了轴力、弯矩、剪力的耦合效应;(2)本发明安装于柱底与基础之间,基座与基础连接,安装台板与上部结构连接,连接可靠,避免了安装于柱子中部、梁跨中等位置导致的试验结构刚度和质量的不连续性,保证了所测得内力的真实性;(3)由于本发明所示的内力测量传感器的测力杆采用高强钢材,保证了试验过程中传感器处于线弹性阶段,具有较好的准确性和可重复性。
附图说明
图1是本发明一实施例中“三分量结构内力测量传感器”的结构示意图;图2是图1所示实施例中“三分量结构内力测量传感器”的俯视结构示意图;图3是图1所示实施例中“三分量结构内力测量传感器”的水平测力结构详细构造图;图4是图1所示实施例中“三分量结构内力测量传感器”的竖向测力结构详细构造图;图5是图1所示实施例中“三分量结构内力测量传感器”的水平固定结构详细构造图;图6为图1所示的实施例中“三分量结构内力测量传感器”测力杆力-应变关系曲线;图7(a)为图1所示的实施例中“三分量结构内力测量传感器”测量荷载与实际施加荷载之间的轴心受压标定结果关系曲线对比图;图7(b)为图1所示的实施例中“三分量结构内力测量传感器”测量荷载与实际施加荷载之间的水平受剪标定结果关系曲线对比图;图7(c)为图1所示的实施例中“三分量结构内力测量传感器”测量荷载与实际施加荷载之间的正偏心受压标定结果关系曲线对比图;图7(d)为图1所示的实施例中“三分量结构内力测量传感器”测量荷载与实际施加荷载之间的负偏心受压标定结果关系曲线对比图;其中,基座1、安装台板2、固定立柱3、测力杆5、水平固定板7、连接件8、销轴9。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。如图1和图2所示,一种内力测量传感器,以安装台板2的中心为原点o,设定x、y、z轴,包括基座1、安装台板2、两组平面测力结构、一组竖向测力结构以及若干连接件8,安装台板2位于基座1上方,安装台板2面积小于基座1面积,基座1与安装台板2上均设有连接孔用以连接被测量设备,其中一组平面测力结构位于基座垂直于xoz平面的两侧中的任一侧,另一组平面测力结构位于基座垂直于yoz平面的两侧中的任一侧,两组平面测力结构一端固定于基座1上,另一端经由位于安装台板侧壁上的连接件8与安装台板2相连,竖向测力结构位于基座和安装台板之间,包括至少四根测力杆5,测力杆5设有若干应变片,测力杆5的两端均经由连接件8分别与基座1和安装台板2连接。根据其使用目的内力测量传感器可设置成三分量内力测量传感器或五分量内力测量传感器,三分量内力测量传感器可用于测量轴力、xoz平面内的剪力、xoz平面内的弯矩;五分量内力测量传感器可用于测量轴力、xoz平面内的剪力、xoz平面内的弯矩、yoz平面内的剪力、yoz平面内的弯矩。在第一实施例中,内力测量传感器为三分量结构内力测量传感器,该三分量结构内力测量传感器是用于测量xoz平面内的框架结构或者框架剪力墙结构的柱底内力。三分量结构内力测量传感器,包括基座1、安装台板2、位于基座1垂直于xoz平面的两侧中的任一侧的一组水平测力结构、位于基座1垂直于yoz平面的两侧中的任一侧的一组水平固定结构、竖向测力结构以及若干连接件。安装台板2位于基座1上方,安装台板2面积小于基座1面积,基座1与安装台板2上均设有连接孔用以连接被测量设备,本实施例中,连接孔为螺栓连接孔。竖向测力结构位于基座1和安装台板2之间,设有四根测力杆5,测力杆5中部设有若干应变片,测力杆5的两端均经由连接件分别与基座1和安装台板2连接。连接件8为耳板连接件。连接件8分别与固定立柱3、水平固定板7、测力杆5销轴连接。三分量结构内力测量传感器中,位于基座1垂直于xoz平面的两侧中的任一侧的水平测力结构包括固定立柱3以及测力杆5,测力杆5设有若干应变片,固定立柱3固定安装于基座1上,测力杆5一端与固定立柱3转动连接,另一端经由连接件8与安装台板2相连。固定立柱3和测力杆5的详细构造如图3所示,固定立柱3的作用为限制测力杆5在xoz平面内的水平位移,其数量应不少于两根且与测力杆5数量相同,本实施例中分别设有两根固定立柱3与两根测力杆5,两根测力杆5位于图1所示基板的左侧,关于图示xoz平面对称。固定立柱3固定在基座1上,测力杆5一端通过销轴9与固定立柱3连接,另一端通过销轴9与连接件8连接,连接件8通过螺栓与安装台板2连接。位于基座1垂直于yoz平面的两侧中的任一侧的水平固定结构包括固定立柱3以及水平固定板7,用以保证整体传感器没有xoz平面外的位移及变形。固定立柱3固定安装于基座1上,顶端与水平固定板7转动连接,水平固定板7的另一端与固定于安装台板2侧壁的连接件转动连接,固定立柱3与水平固定板7数量相同,分别至少设置两根。本实施例中,设有两根固定立柱3,固定立柱3的作用在于限制传感器在图示yoz平面内的位移及变形,两根固定立柱3关于yoz平面对称设置。固定立柱3的详细构造如图5所示,固定立柱3固定在基座1上,顶端通过销轴9与水平固定板7连接,水平固定板7的另一端通过销轴9与连接件8连接,连接件8通过螺栓与安装台板2连接。为了保持整个传感器的稳定,本实施例中,竖向测力结构设有四根测力杆5,四根测力杆5位于安装台板2的下方,四根测力杆5的安装位置关于安装台板2的中心原点即图示1中的原点o对称。测力杆5的详细构造如图4所示,测力杆5的每一端均以销轴9与连接件8连接,再通过连接件8分别与基座1和安装台板2连接。本发明所示的三分量结构内力测量传感器的作用是测量出上部结构在图示xoz平面内的内力,基座1通过基座1周边的螺栓与基础连接。安装台板2通过安装台板2周边的螺栓与上部结构连接。使用时,柱底截面的内力通过安装台板2传递给三分量结构内力测量传感器,由于竖向测力结构和水平测力结构中的测力杆5以销轴9与其他部件转动连接,保证了测力杆仅受轴向压力,因而上部结构传递下来的轴力和弯矩仅由竖向测力结构中的4根测力杆5承受,而剪力仅由水平测力结构中的2根测力杆5承受,传力路径明确。在第二实施例中,内力测量传感器扩展为五分量结构内力测量传感器,扩展的五分量结构内力测量传感器可以用于测量空间框架结构在xoz平面内、yoz平面内的的柱底内力,具体可测量轴力、xoz平面内的剪力、xoz平面内的弯矩、yoz平面内的剪力以及yoz平面内的弯矩,包括基座1、安装台板2、两组水平测力结构、竖向测力结构以及若干连接件8。安装台板2位于基座上1方,安装台板2面积小于基座1面积,基座1与安装台板2上均设有连接孔用以连接被测量设备,本实施例中,连接孔为螺栓连接孔。一组水平测力结构位于基座垂直于xoz平面的两侧中的任一侧,包括固定立柱3以及测力杆5,测力杆5设有若干应变片,固定立柱3安装在基座2上,顶端与测力杆5转动连接,测力杆5的另一端经由位于安装台板2侧壁上的连接件8与安装台板2相连,固定立柱3数量与测力杆5数量相同,分别至少设置两根。另一组水平测力结构位于基座垂直于yoz平面的两侧中的任一侧,包括固定立柱3以及测力杆5,测力杆5设有若干应变片,固定立柱3安装在基座1上,顶端与测力杆5转动连接,测力杆5的另一端经由位于安装台板2侧壁上的连接件8与安装台板2相连,固定立柱3数量与测力5杆数量相同,分别至少设置两根。竖向测力结构位于基座1和安装台板2之间,包括至少四根测力杆5,测力杆5设有若干应变片,竖向测力结构中四根测力杆5的两端均经由连接件8分别与基座1和安装台板2连接。连接件8为耳板连接件。连接件8分别与固定立柱3、水平固定板7、测力杆5销轴连接。五分量结构内力测量传感器是在三分量结构内力测量传感器的基础上,将三分量结构内力测量传感器中的水平固定结构替换为一组水平测力结构,实现xoz、yoz两个平面内的剪力、弯矩的测量。本实施例中,五分量结构内力测量传感器结构两组水平测力结构中均设置两根固定立柱3以及两根测力杆5,其中一组中的两根固定立柱3位于图1中所示的基板左侧,关于xoz平面对称设置,另一组中的两根固定立柱3位于图1中所示的基板后侧,关于yoz平面对称设置。竖向测力结构设有四根测力杆5,四根测力杆5位于安装台板2的下方,四根测力杆5的安装位置关于安装台板2的中心原点即图示1中的原点o对称。测力杆5的详细构造如图4所示,测力杆5的每一端均以销轴9与连接件8连接,再通过连接件8分别与基座1和安装台板2连接。在上述两个实施例中,为保证本发明所示的内力测量传感器的核心部件在工作过程中处于线弹性阶段,测力杆5以及销轴9均采用高强钢材,本实施例中即采用40CrNiMoA型号的钢材制作。基座1、安装台板2、固定立柱3的制作材料为普通钢板可采用普通钢材制作即可。另由于测力杆均为受轴向压力,考虑对称性的因素,测力杆5的应变片设于杆中间位置。以下结合发明所示的三分量结构内力测量传感器的具体工作原理对内力测量传感器进行进一步的说明。三分量结构内力测量传感器中,由于每根测力杆5均是一个单独的“传感器”,由高强钢材制作,在工作过程中一直受压,并且保持在线弹性阶段,其中部黏贴有4个应变片。可通过标定试验来确定相应的应变值对应的外力大小,即满足:F=kεxa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0(1)其中F为外加荷载(kN),ε为测力杆中部应变(με),k为该杆的比例系数。三分量结构内力测量传感器共有6个测力杆5,在整体传感器组装好之前,需对6根测力杆5进行标定,以获得其应变与外力的比例关系。标定试验中,6根测力杆5编号为“C-1-1~6”,例如,C-1-1表示第一个测力杆,其中,1~4号属于竖向测力结构中的测力杆,5~6属于水平测力结构中的测力杆。加载方式选择力加载,每20kN为一级,每一级持荷20s,从0加载到80kN,再卸载到0,总共3个循环,加载速度为1kN/s。最终,标定出每根测力杆5的应变-外力关系如图6所示,具体的比例系数k见表1。ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>表1测力杆力-应变比例系数在工作过程中,6根测力杆5的内力情况可以由表1获得: F 1 F 2 F 3 F 4 F 5 F 6 = k 1 k 2 k 3 k 4 k 5 k 6 ϵ 1 ϵ 2 ϵ 3 ϵ 4 ϵ 5 ϵ 6 - - - ( 2 ) ]]>根据力平衡条件,可以反算出柱底截面的内力为: M N V = 1 1 1 1 0 0 d 2 d 2 - d 2 - d 2 0 0 0 0 0 0 1 1 F 1 F 2 F 3 F 4 F 5 F 6 - - - ( 3 ) ]]>其中d为竖向测力结构中的测力杆5之间的距离。于是可以建立柱底截面的内力和测力杆5应变之间的关系为:N=Tεxa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0(4)其中N={Mxa0Nxa0V}^T为内力向量,ε={ε₁xa0ε₂xa0ε₃xa0ε₄xa0ε₅xa0ε₆}^T为测力杆应变向量,T为转换矩阵,满足 T = k 1 k 2 k 3 k 4 0 0 k 1 d / 2 k 2 d / 2 - k 3 d / 2 - k 4 d / 2 0 0 0 0 0 0 k 5 k 6 - - - ( 5 ) ]]>为验证该内力测量传感器的工作性能,又对该内力测量传感器进行了标定试验。标定试验分为轴心受压、偏心受压(两个方向偏心)、水平受剪共四种荷载工况。各加载工况定义如下:竖向荷载加载点位于o点且沿z轴负向加载时称为轴心受压;水平受剪是指水平荷载沿着x轴正向作用且在y方向不产生偏心;偏心受压指仅在x方向存在偏心,竖向荷载加载点只沿x轴移动,加载点位于x轴正半轴时称为正偏心;位于x轴负半轴时称为负偏心。标定试验中,三分量内力测量传感器底部与刚性地基梁通过高强螺栓连接。为了模拟试验过程中框架柱与三分量内力测量传感器通过柱底预埋钢板传递内力,在标定试验中,也增加一块厚度为40mm的钢板。三分量内力测量传感器与钢板几何形心对中并通过高强螺栓连接后再承受竖向和水平荷载,以便更加真实地反映框架模型试验中三分量内力测量传感器的受力状态及其传力途径。标定实际工况加载外力大小分别为:轴心受压:N=600kN;水平受剪:V=75kN;偏心受压:N=600kN,偏心距d=±0.125m;加载速率为5kN/s,每组加载工况均重复加卸载3次,并同步采集3组试验数据。根据传感器工作原理及公式(5)可以计算出传感器测量的内力。理论上讲,如果三分量内力测量传感器测量没有任何误差,则三分量内力测量传感器测量的内力应该等于实际施加的荷载。进而,三分量内力测量传感器测量得到的内力与实际施加的荷载之间的关系曲线在直角坐标系中理论上应该是一条斜率为1的直线。标定试验中三分量内力测量传感器测量荷载与实际施加荷载之间的关系曲线对比如图7(a)、图7(b)、图7(c)和图7(d)所示,可以发现,该三分量内力测量传感器的精度是很高的,满足试验室使用要求。通过上述试验可知,本发明所示的内力测量传感器能够直接测量结构关键截面内力,竖向测力结构和水平测力结构传力路径明确,受力原理清晰,根据每根测力杆测得的内力,便可以反算得到上部结构底部截面,避免了轴力、弯矩、剪力的耦合效应。且其结构简单,效果明显,可以用于多种结构形式的试验之中。上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于这里的实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。